電氣工程技術實踐教學項目集成化建設淺議

童啟明,竇曉霞

(北京聯(lián)合大學自動化學院,北京 100101)

0 引言

實踐教學環(huán)境建設是工程技術專業(yè)實踐教學體系建設中的重要環(huán)節(jié),不僅是提高專業(yè)技術人才培養(yǎng)質量的基本保證,同時也是學科建設、專業(yè)發(fā)展、技術創(chuàng)新、知識創(chuàng)新的必要基礎。

如何有效整合技術要素、落實建設任務、達成建設目標,使之在專業(yè)建設、教學改革的過程中充分發(fā)揮作用,既要從技術實現(xiàn)的角度合理規(guī)劃項目建設方案,更要在教學組織、功能拓展方面有所突破、有所創(chuàng)新。

1 項目建設方案——技術集成

在電氣工程與自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案中,與理論教學相輔相成的實踐教學除理論課程內含的試驗、實驗之外,一般還要獨立設置電子工藝實習、實用電工實訓、電子技術課程設計、計算機原理及應用課程設計、PLC應用課程設計、電力拖動控制系統(tǒng)設計等集中實踐教學環(huán)節(jié)。

對應不同學習階段的能力培養(yǎng)要求,不同實踐教學環(huán)節(jié)的教學內容各有所重,所需軟硬件條件不盡相同,而且隨著教學進程的逐步深入,不同類型技術要素的關聯(lián)程度與綜合程度亦隨之提高。相應的,實踐教學項目建設或以訓練基本專業(yè)技能、熟悉技術工藝為主,或以學習技術綜合應用、掌握工程方法為重,又或以培養(yǎng)技術創(chuàng)新意識、提高工程應用能力為核心。

北京聯(lián)合大學自動化學院于2009年完成了“電氣工程技術集成實踐教學系統(tǒng)”項目建設。該項目以培養(yǎng)學生電氣工程專業(yè)核心技術應用能力、掌握實際工程設計方法為目標,在裝備通用型電氣控制實驗裝置之外,特別定制開發(fā)了自動化立體庫、回轉庫、發(fā)動機曲軸涂鉬生產線、變頻恒壓供水等工業(yè)設備模型,為整合實踐教學資源、形成可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)實踐教學體系奠定了一定基礎,并為拓展實踐教學技術覆蓋領域、落實技術創(chuàng)新能力培養(yǎng)創(chuàng)造了必要條件。

采用直角坐標機器人技術的自動化立體倉庫系統(tǒng)在加工制造、倉儲物流等工程現(xiàn)場應用非常廣泛,可實現(xiàn)貨物自動入庫和出庫操作。立式回轉型倉庫占地面積少,適合在緊湊空間內存取零部件。

該項目建設方案中以工業(yè)現(xiàn)場實際應用的自動化倉儲設備為對象,將工程實用技術移植、裝備到實踐教學過程中,不僅實現(xiàn)了機器人控制、PLC控制、伺服電機控制技術的有效集成,還可擴展到圖像識別、貨物分類、無線通信等相關技術的實踐教學,同時該項目建設為實驗室設備自動化管理奠定了理想基礎,實可謂一舉多得。

2 項目教學活動——任務集成

電氣工程技術集成實踐教學系統(tǒng)項目以承擔運動控制技術實踐教學任務為中心,主要用于完成培養(yǎng)方案中的工程訓練、課程設計、畢業(yè)設計等教學環(huán)節(jié),既可對應相關專業(yè)技術課程開設單項實驗,亦可在任務集成基礎上完成綜合性專業(yè)實踐教學。

該項目可支持的實踐教學項目主要有:

1)繼電器-接觸器邏輯控制實驗

2)觸摸屏-人機交互實驗

3)交流伺服控制系統(tǒng)實驗

4)回轉庫控制系統(tǒng)設計

5)回轉庫控制系統(tǒng)路徑優(yōu)化設計

6)立體倉庫自動化控制系統(tǒng)設計

7)立體倉庫倉儲管理軟件開發(fā)

8)發(fā)動機曲軸涂鉬控制系統(tǒng)設計

9)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計

10)PLC無線通訊技術應用

11)條形碼識別技術應用與軟件開發(fā)

其中1～3項是運動控制系列專業(yè)技術課程中比較常規(guī)的實踐教學科目,以學習電氣控制技術的一般原理及典型實現(xiàn)方案為主,教學任務相對獨立。

4～9項是綜合性的實踐教學項目,是針對特定的被控對象系統(tǒng)設計的實踐教學任務,不僅包括了電氣控制、數(shù)字控制技術應用,機械傳動、機器人控制、數(shù)據(jù)管理等多項技術也被涵蓋其中。這些教學項目可在學生學習PLC與電氣控制、電力拖動控制系統(tǒng)、程序設計方法等專業(yè)課程之后,在掌握了一定的控制系統(tǒng)設計、數(shù)據(jù)庫應用及人機交互技術方法基礎上開設。

10～11項屬于拓展性實踐教學任務,主要以技術研發(fā)、技術創(chuàng)新為目標。項目定制的工業(yè)設備模型通過標準接口擴展可將工業(yè)現(xiàn)場成熟應用的通信技術、檢測技術、圖像識別技術與運動控制技術融于一體,可使實踐教學的技術覆蓋領域得到較多延展。

目前該項目已經(jīng)開始承擔PLC與電氣控制課程實驗、PLC原理與應用課程設計,及多項畢業(yè)設計課題,不僅豐富了原有實踐教學內容,且使學生的技術應用能力培養(yǎng)水平得到很大提高。

3 項目發(fā)展方向——效能集成

在專業(yè)建設的系統(tǒng)工程中,實踐教學項目建設是最基礎、最前端的工作,與課程建設、教材建設、教學方法改革等工作相比較,最突出的特征是人力物力投入大、建設任務周期長。實踐教學項目建設,既要與正在運行的教學進程緊密配合,又要保持足夠的彈性和拓展空間,這是由實踐教學過程本身的技術屬性所決定的,而且也是科技發(fā)展現(xiàn)實所要求的。

當社會逐步進入信息時代,電氣工程技術與電子技術、計算機技術、通信技術、自動控制技術及其它學科技術的交融越來越密切、越來越復雜,電氣工程與自動化專業(yè)自身的建設與人才培養(yǎng)需要面對更多樣的要求。重要的是要在意識、能力、作風培養(yǎng)層次上加強引導、積極培育,努力營造適合工程應用、技術創(chuàng)新人才培養(yǎng)的氛圍。

2009年,在電氣工程技術集成實踐教學系統(tǒng)項目建設的基礎上,電氣工程與自動化專業(yè)學生完成了本科生科學研究計劃項目——立體倉儲調度控制系統(tǒng)設計。在這項活動中我們采取校企合作的運作模式,聘請企業(yè)工程技術人員對承擔設計任務的學生現(xiàn)場指導,以工程實際應用案例為參照,對雙貨叉立體庫模型的調度控制軟件進行了系統(tǒng)設計。

2010年,我院組織學生參加了第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽,學生的設計作品得到專家的肯定,獲得大賽三等獎。

從已經(jīng)開展的課內外實踐教學活動可以看出,實踐教學項目集成化建設不僅在激發(fā)學生主動學習、自覺鉆研、發(fā)揮主觀能動性、靈活運用專業(yè)技術知識方面創(chuàng)造了比較有利的條件,而且在豐富專業(yè)教學內涵與拓寬技術外延兩個方向正在開始發(fā)揮非常積極的作用。

4 結語

電氣工程技術集成實踐教學系統(tǒng)項目為加強工程實踐教學、培養(yǎng)學生技術創(chuàng)新能力營造了較以往更貼近實際的工作場景。該項目以技術集成為核心規(guī)劃建設方案,采取任務集成方式組織教學活動,為構建效能集成的工程實踐教學體系奠定了比較扎實的基礎。

培養(yǎng)有能力有創(chuàng)見的有用之才,既是社會的普遍期望,也是教育工作者義不容辭的責任。我們期望通過不懈的努力和踏實的工作為培養(yǎng)符合新時代要求的應用型人才做出更多貢獻。

[1]高林等著.應用性本科教育導論,科學出版社,2006.9

[2]孫建京主編.應用型大學專業(yè)課程體系與教學質量研究,中央文獻出版社,2009.5